VELOCIDAD Y ENERGÍAS DEL SONIDO


Las partículas del medio se comprimen en las zonas de máxima amplitud de la ondulación y se separan en las de mínima amplitud. Estas zonas se denominan compresión y rarefacción.
La rapidez de propagación del sonido está relacionada con variables físicas propias del material como la densidad, la temperatura, la elasticidad, presión, salinidad, etc.
En el caso de medios gaseosos, como el aire, las vibraciones son trasmitidas de un punto a otro mediante choques entre las partículas que constituyen el gas. De este modo cuando mayor sea la densidad del gas, mayor será la rapidez de la onda.
En los medios sólidos, son las fuerzas que unen entres sí las partículas constitutivas del cuerpo las que se encargan de propagar la perturbación  de un punto a otro. Este procedimiento más directo explica por qué la rapidez del sonido es mayor en los sólidos que en los gases.

La rapidez del sonido varía muy poco con la temperatura en los sólidos y líquidos, sin embargo en los gases, aumenta con la temperatura porque se incrementa la probabilidad de los choques entre las moléculas.
Por lo tanto, el sonido viaja más rápido a través de medios con mayor elasticidad.
La densidad de un medio representa la masa por unidad de volumen. Así mientras más denso es un material, mayor será la masa de las moléculas, si se considera un mismo volumen, lo que implica que el sonido se trasmite más lentamente.

 Esto se debe a que  las ondas de sonido trasportan energía, que es la responsable de la vibración de un medio, y se necesita más energía para hacer vibrar las moléculas grandes que la requerida para hacer vibrar moléculas más pequeñas. Por esto, el sonido viaja más lento en un objeto más denso, si ambos tienen la misma propiedad elasticidad.

La energía sonora (o energía acústica) es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas), y de energía potencial (cambios de presión producidos en dicho medio o presión sonora). Al irse propagando el sonido a través del medio, la energía se transmite a la velocidad de la onda, pero una parte de la energía sonora se disipa en forma de energía térmica. La energía acústica suele tener valores absolutos bajos, y su unidad de medida es el julio (j). Aunque puede calcularse a partir de otras magnitudes como la intensidad sonora, también se pueden calcular otras magnitudes relacionadas, como la densidad o el flujo de energía acústica.
·         Cresta: es la parte más elevado de una onda.
·         Valle: es la parte más baja de una onda.
·         Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.
·         Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.
·         Longitud de onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.
·         Onda completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas.

Depende de la frecuencia, que es el número de vibraciones por segundo. Cuantas más vibraciones por segundo, el sonido es más agudo y cuantas menos vibraciones por segundo, el sonido es más grave. Cuanto más corta, fina y tensa esté una cuerda, más agudo será el sonido que produzca y viceversa. (Mariño, 2008)
Gráficamente la diferencia entre un sonido agudo y un sonido grave podría representarse:
La unidad de medida de la frecuencia es el hercio (hz), que equivale a una vibración por segundo.
El ser humano no percibe todas las frecuencias. El rango de audición va de los 20 hz hasta los 20000 hz. Por encima de esta frecuencia se producen los ultrasonidos, que no podemos percibir.
Las alturas que son capaces de producir los instrumentos musicales, excepto los electrónicos, no llegan a utilizar todo el rango de audición humano. De hecho, la mayoría de los instrumentos manejan una extensión limitada dentro de ese rango. Las notas que son capaces de producir (su tesitura) suelen situarse en la zona grave, intermedia o aguda de ese rango posible de audición.

Está en relación con el tiempo que permanece la vibración y se representaría gráficamente:
El tiempo máximo de permanencia de la vibración está muchas veces limitado por las características de producción de sonido del instrumento musical. Naturalmente, los instrumentos electrónicos no tienen este tipo de limitaciones y, siempre que el timbre del instrumento que produzcan no tenga como característica una pronta extinción, la duración de los sonidos puede ser todo lo larga que deseemos.
También existe una duración mínima de los sonidos a partir de la cual, aunque un instrumento electrónico fuese capaz de generar sonidos tan breves y tan rápidos (si los hace consecutivamente), nuestro oído acabaría percibiéndolos como simultáneos.
En música la medición del tiempo de los sonidos no se realiza uno a uno, sino por comparación con los demás. Pero aún así, esta referencia relativa de duraciones necesita una referencia superior, para poder establecer su duración absoluta. Así tenemos la indicación metronómica, que se expresa en número de "golpes" por minuto (bpm: beats per minute). Cuanto mayor sea el número de la indicación metronómica, más rápido se interpretará la música y a la inversa.

Está en relación con la fuerza con que hubiésemos pulsado la cuerda. Su unidad de medida es el decibelio (db). Cada incremento de 10 db nuestro oído lo percibe como el doble de intensidad. A partir de 120 db entraríamos en el umbral del dolor.
En la representación gráfica de un sonido fuerte observaríamos que posee una mayor amplitud que un sonido débil.

4.      El timbre
Es la cualidad que nos permite distinguir entre los distintos sonidos de los instrumentos o de las voces, aunque interpreten exactamente la misma melodía. El timbre de los distintos instrumentos se compone de un sonido fundamental, que es el que predomina (siendo su frecuencia la que determina la altura del sonido), más toda una serie de sonidos que se conocen con el nombre de armónicos.
Es producida en la laringe, cuya parte esencial, la glotis, constituye el verdadero órgano de fonación humano. El aire procedente de los pulmones, es forzado durante la espiración a través de la glotis, haciendo vibrar los dos pares de cuerdas vocales, que se asemejan a dos lengüetas dobles membranáceas. Las cavidades de la cabeza, relacionadas con el sistema respiratorio y nasofaríngeo, actúan como resonadores.
Dentro de los elementos que originan la voz, podemos destacar los siguientes:
·         Aparato respiratorio: es el lugar donde se almacena y circula el aire; está formado por la nariz, la tráquea, los pulmones y el diafragma.
·         Aparato de fonación: es el lugar donde se produce el sonido al pasar el aire a través de las cuerdas vocales; está formado por la laringe y las cuerdas vocales.
·         Aparato resonador: es el lugar donde el sonido producido adquiere su timbre característico; está formado por el paladar, los senos maxilares y frontales y la faringe.
Mecanismos principales: los mecanismos que producen la voz son la inspiración, es decir, cuando el aire es retenido por los pulmones y expulsado y dosificado para producir el sonido; y la espiración, o sea, cuando expulsamos el aire haciéndolo pasar a través de las cuerdas vocales y de los distintos aparatos resonadores.
Ya que la audición es una parte importante en la vida del ser humano, hablaremos del factor fisiológico, el cual se debe tener en cuenta ya que incide en la percepción final del sonido. Este factor es el hecho de que disponemos de un sistema periférico: el aparato auditivo.

El oído es el órgano receptor en donde comienza el estímulo acústico, el cual se convierte en sensación sonora. El odio nos permite captar una gran diversidad de sonidos, es por esto que la audición no solo es importante para captar sonidos sino también para comunicarnos.
El audiómetro es un instrumento de tecnología digital y diseño ultra compacto que permite realizar audiometrías tonales por vía aérea, por vía ósea y logoaudiometrías con micrófono o grabador. Se utiliza para realizar test audiométricos completos y específicos. Permite determinar el nivel auditivo de un paciente en cada uno de sus oídos.
Los objetos celestes, aparte de los cuerpos del sistema solar, están tan lejos que la luz que emiten es en la práctica el único medio que tenemos para estudiarlos y entender su naturaleza. Uno de los descubrimientos fundamentales de la física del siglo xx fue que la luz tiene una naturaleza dual: a veces se comporta como ondas y a veces como partículas, llamadas fotones. Algunos fenómenos pueden interpretarse en base al modelo ondulatorio de la luz, y en otras situaciones debe enfocarse el problema pensando en la luz como un conjunto de fotones.
Una propiedad básica de la luz es su longitud de onda, que se define como la distancia entre crestas o depresiones consecutivas de las ondas. La luz visible representa apenas una pequeña porción del espectro electromagnético, que se extiende desde los rayos gamma hasta longitudes de onda de radio. Aunque en realidad ambos extremos del espectro electromagnético se extienden desde cero hasta el infinito.

La luz blanca es en realidad una mezcla de longitudes de onda. Cuando hacemos que la luz blanca pase a través de un prisma, se descompone en longitudes de onda o colores que la integran, formando un espectro. La ciencia encargada del análisis de los espectros se llama espectroscopía .
Espectro electromagnético
El espectro electromagnético es el conjunto de las ondas electromagnéticas que existen en el universo, de distintas frecuencias. Cada cuerpo presente en el universo tiene una vibración particular, a una frecuencia determinada. Esta vibración provoca que dicho cuerpo emita energía con una longitud de onda característica, que sirve para identificarlo.
La dualidad onda partícula de la luz es una de las características de la luz menos comprendidas. De una parte su naturaleza ondulatoria no ofrece ninguna duda por los fenómenos de interferencia y, por otra parte, el comportamiento de la luz como partícula deducido del efecto fotoeléctrico es curioso, porque yo no veo nada raro ni ninguna partícula en una vibración que haga una bola saltar una pequeña barrera en una superficie a partir de cierta energía. .
La incógnita sigue siendo la eterna pregunta de qué es la luz o si la luz tiene masa o no. Según la física relativista y la mecánica cuántica un fotón de la luz es una partícula sin masa. Claro que otro problema de lafísica moderna es que tampoco se sabe muy bien qué es la masa, y así sucesivamente. El concepto de luz como una partícula abstracta parece más del ámbito de la filosofía que de la ciencia.
La definición de luz más adecuada de la física moderna sería un campo de fuerzas matemático o abstracto que se reproduce a sí mismo en un espacio vacío. Después hay todo tipo de singularidades, de incertidumbres y de versiones. Desde viajes en el tiempo hasta efectos de otras dimensiones.
La falta de un concepto claro de la luz y la masa se agrava con la famosa ecuación de einstein de transformación de masa en energía y viceversa e = m c². El cerebro acaba por creérselo literalmente y parece que son dos cosas totalmente intercambiables y que la naturaleza de la luz y de la masa debe ser la misma.

Cualidades de la luz.
La utilización de la luz en las imágenes puede llegar a modificar los atributos o cualidades de las cosas que se quiere representar o fotografiar, en función de lo que queramos expresar, por lo que es muy importante conocer las cualidades de la luz para aprovechar mejor las luces naturales, pero también poder conseguir cualquier tipo de iluminación según los valores que queramos plasmar en cada momento en nuestra fotografía, ya sea modificando la que ya hay o poniéndola tú toda.

Intensidad de la luz:es la cantidad de luz que incide sobre un objeto, y es cuando se dice si está más o menos iluminado o más o menos oscuro, se puede medir con un fotómetro, y es lo que nos condicionará las combinaciones de diafragma-velocidad-iso, que podremos usar para la exposición deseada, con el flash podemos modificar la intensidad de la luz para poder poner las combinaciones deseadas según el efecto que busquemos, fondo más claro o más oscuro, más o menos profundidad de campo, más o menos movimiento, para el efecto de movimiento también podemos bajar la intensidad de luz que incide en la cámara con filtros como los de densidad neutra, o en casos de mucho contraste entre una parte de la excena y la otra, se pueden usar filtros degradados y cambiar la intensidad de la luz solo en una zona del encuadre en partícular, normalmente el cielo.
Dirección de la luz: debe de entenderse desde la posición de la cámara, no desde la posición del sujeto, es decir que cada una de estas direcciones se refiere a como incide la luz en el sujeto pero hay que entenderlo visto desde la posición de nuestra cámara.
Calidad de la luz: según la calidad de la luz, podemos encontrar o crear luz dura, luz suave y todos sus matices intermedios.
La calidad afecta en cómo se van a distribuir las luces y las sombras, en la transición o gradación entre ambas, que la luz sea dura o suave depende del tamaño de la fuente de luz con respecto al sujeto iluminado, una misma fuente de luz producirá en un objeto luz dura cuando el sujeto sea más grande que la fuente de luz, y luz suave cuando el sujeto sea más pequeño que esta, y al afectar el tamaño hay que tener en cuenta también la distancia a la que está la fuente de luz del sujeto, el sol por ejemplo es una fuente de luz enorme, pero al estar tan lejos es un simple punto, por eso produce sombras duras, una ventana grande o la refracción en una superficie grande hace luz suave en una cara por ejemplo, que es más pequeña que la fuente de luz.
Color de la luz: también puede hablarse del color de una luz, hablamos así de luz cálida, cuando esta es amarillenta, anaranjada, rojiza; y también de luz fría, cuando es verdosa, azulada.

Es el encargado de convertir las ondas electromagnéticas que pertenecen al espectro visible y que llegan hasta los ojos, en señales nerviosas que son interpretadas por el cerebro.
El ojo humano: el ojo humano es una estructura prácticamente esférica en la que entra la luz sólo por un pequeño agujero (como ocurre en una cámara fotográfica). La cubierta externa del ojo es opaca y el interior del ojo es translúcido.en la retina las imágenes se proyectan de forma invertida (como ocurren en una cámara oscura).
La esclerótica: es la membrana más externa del ojo y es opaca, excepto en su parte anterior donde es transparente y se llama córnea. Su función principal es la de evitar que la luz entre en el ojo, excepto a través de la córnea.
Las coroides y el iris: se trata de una membrana muy pigmentada y vascularizada que recubre prácticamente todo el ojo. Evita que entre luz a través de ella y su gran irrigación sanguínea proporciona calor y alimento al resto del ojo.
El cristalino y el músculo ciliar: es una estructura transparente en forma de lente, formado por estratos concéntricos de células fibrosas que están unidas al músculo ciliar.
La cornea y el cristalino: estas dos estructuras transparentes funcionan como las lentes del telescopio de galieo. Gracias al fenómeno de la difracción de la luz, la cornea concentra la luz externa para que pase a través de la pupila. El cristalino hace la función inversa, consiguiendo que la luz se concentre en la fóvea.
El humor acuoso: el ojo posee una cámara anterior rellena de un líquido transparente llamado humor acuoso, que es una dispersión de albúmina en agua salada. En esta cámara, detrás del iris, va alojado el cristalino.
El humor vítreo: el ojo posee una cámara posterior que está ocupada por el humor vítreo, una especie de gel proteínico muy frágil. Dicha cámara está rodeada por la membrana hialoide (que no se ve en la figura).
La retina: es una membrana sensible a la luz y cubre la práctica totalidad de la coroides. La retina es realmente el entramado nervioso formado por las células terminales de las fibras del nervio óptico.
Los bastones: mucho más numerosos, no son sensibles al color y se encuentran distribuidos por toda la retina. Los conos nos proporcionan la fisión fotópica (o de luz brillante) que es la que utilizamos en las situaciones con suficiente intensidad lumínica. Además, cada cono se conecta a una terminación nerviosa por lo que el nivel de resolución visual de la fóvea (donde se localiza la parte de la escena visual más importante) es alto.

Es una pequeña región central del átomo donde se encuentran distribuidos los neutrones y protones, partículas fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de nucleones.
La estabilidad del núcleo no puede explicarse por su acción eléctrica. Es más, la repulsión existente entre los protones produciría su desintegración.

El hecho de que en el núcleo existan protones y neutrones es un indicador de que debe existir otra interacción más fuerte que la electromagnética que no está directamente relacionada con cargas eléctricas y que es mucho más intensa. Esta interacción se llama nuclear y es la que predomina en el núcleo.

Para explicar la naturaleza de las fuerzas nucleares que mantienen unidas a las partículas dentro de los núcleos, es necesario analizar sus propiedades. En general, un núcleo tiene una masa y está cargado eléctricamente. Además, tiene un tamaño que se puede medir por su radio. Los nucleones se mueven bajo la acción de sus interacciones mutuas y la intensidad de sus interacciones se puede medir por su energía de enlace o energía de ligadura nuclear.
La energía de enlace nuclear, se define como la energía necesaria para separar los nucleones de un núcleo, o bien como la energía que se libera cuando se unen los nucleones para formar el núcleo.  El origen de la energía de ligadura o de enlace nuclear reside en la desaparición de una parte de la masa de los nucleones que se combinan para formar el núcleo. Esta diferencia de masa recibe el nombre de defecto másico, y se transforma en energía cuyo cálculo se puede realizar por la ecuación de einstein, e=m.c2

A mayor energía de enlace nuclear más estable será el núcleo.

No hay comentarios:

Publicar un comentario